CN1822469A - 限制锂离子电池充电的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种限制锂离子电池充电的方法及其保护电路，在对锂离子电池充电时，通过检测的锂电池的放电电压与设定的可充电低限电压比较，确定可否对锂离子电池充电。本发明提供的保护电路，包括双电压检测IC单元及充电IC单元，所述充电IC单元从外部设备接入电源，提供对锂离子电池进行充电，所述双电压检测IC单元通过检测锂离子电池的电压状态，输出控制充电IC单元片选的电平信号，控制充电IC单元对锂离子电池进行充电。本发明提供的限制锂离子电池充电保护电路，可充分利用锂离子电池的充电次数，提高锂离子电池的使用效率，延长使用寿命。

Description

限制锂离子电池充电的方法及其装置
技术领域
本发明关于二次电池的充电方法及其控制装置，特别是关于锂离子电池的充电方法及其控制装置。
背景技术
随着电子技术的发展，消费性电子产品的种类越来越丰富，如个人数码相机、CD随身听、MP3播放器、PDA、移动电话等，且应用越来越普及，消费性电子产品广泛普及的原因是其便携性能强，而便携性强的一个必要的条件就是要求自带电源，在当前，锂离子电池是便携式消费性电子产品的首选的供电方式。
锂离子电池使用的一个现状就是，在装置接入有供电的插口中，如采用USB接口的MP3播放器，在任何时刻***适配器或电脑的USB插头，都要对锂电池进行一次充电，随插随充，直致装置拔出，锂离子电池的标称电压为3.7V，正常工作电压在2.75～4.2V之间，放电中止电压为2.75V，当充满电后，在放电使用过程中，未放至最低电压2.75V，就进行充电，会降低锂离子电池的使用效率，原因是锂离子电池在充电次数达到一定的数量之后，锂电池的放电特性会变差，从而导致锂离子电池使用寿命的大大降低。
有鉴于此，提供一种限制锂离子电池随插随充的电路保护装置，延长锂离子电池的使用寿命非常必要。
发明内容
为了解决现有的便携式电子消费产品其内部的锂离子电池随插随充，没有有效利用锂离子电池有限的充电次数的问题，提高锂离子电池的使用效率。
本发明提供的一种限制锂离子电池充电的方法，其特征在于，在对锂离子电池充电时，首先提供对锂离子电池的放电电压的检测，并将检测的放电电压与设定的可充电低限电压比较，若电池的放电电压高于设定的可充电低限电压值，则禁止锂离子电池充电，反之，则允许对锂离子电池充电。
本发明提供的一种限制锂离子电池充电的保护电路，包括：双电压检测IC单元及充电IC单元，所述充电IC单元从外部设备接入电源，提供对锂离子电池进行充电，所述双电压检测IC单元通过检测锂离子电池的电压状态，输出控制充电IC单元片选的电平信号，控制充电IC单元对锂离子电池进行充电。
与现有技术相比，本发明提供的限制锂离子电池充电的电路保护装置是一保护电路，该保护电路在锂离子电池放电过程中其电压下降没有达到设定的值，则限制对锂离子电池进行随插随充。只有当锂离子电池的电压下降到设定的极值之后才能对其进行充电，充分利用锂离子电池的充电次数，提高锂离子电池的使用效率，延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明限制锂离子电池随插随充的电路原理图。
图2为本发明充电检测IC的内部方框图。
图3为本发明双电压检测IC单元10的工作特性。
具体实施方式
本发明提供的限制锂离子电池充电的保护电路，该保护电路在锂离子电池放电过程中其电压下降没有达到设定的值，则限制对锂离子电池进行随插随充。只有当锂离子电池的电压下降到设定的极值之后才能对其进行充电，充分利用锂离子电池的充电次数，提高锂离子电池的使用效率，延长使用寿命。
请参阅图1，是本发明限制锂离子电池随插随充的电路原理图。该电路原理图主要包括双电压检测IC单元10及充电IC单元20。
为了清楚的描述本发明，在本实施方式中，对锂离子电池的充电IC单元20仅标出四个基本引脚，包括USB电压输入端21，接电脑USB接口或适配器输出口，提供外部电源输入；充电完成状态指示脚22，该引脚在锂电池充电过程中输出低电平，充电完成后输出高电平，通过输出高低电平，给出电池充电是否完成状态信息；片选脚23，该引脚在低电平有效，即只有在该引脚输入低电平时，充电IC单元20才能对锂离子电池进行充电；以及提供锂电池连接的充电输出脚24。
双电压检测器IC单元10，其内部由两个电压比较器，以及施密特触发器等主要部件构成，外部包括两个电压门限接入点及一个状态输出端，即低限电压检测点13，高限电压检测11点，状态输出的点14，以及接地端12。外部电阻R1、R2、R3共同组成分压电路，通过对R1、R2、R3的阻值分配可设定双电压检测器IC单元10内部的两个电压比较器的翻转电压，电池电压检测端由R1上端进入，低极限电压输入点13，接分压电路A点，当电池电压低于设定低极限电压LTHIN时，上端的比较器翻转，使状态输出端14输出低电平。高极限电压输入点11，接分压电路B点，当电池电压高于设定高极限电压HTHIN时，下端比较器翻转，使状态输出端输出高电平。
双电压检测器IC单元10的状态输出点14连接充电IC单元20的片选脚23，通过状态输出点C的电平信号对充电IC单元20的充电状况进行控制，高限电压检测点11经二极管D1接充电IC单元20的充电完成状态指示脚22，高限电压检测点11在收到状态指示脚22输出的锂电池充电完成信号后，翻转状态输出点14的电平信号，经片选23反过来控制充电IC单元20的充电状况。
双电压检测IC单元10的工作特性如图3所示：当检测到锂离子电池的电压低于低极限电压VLTH时，其状态输出端14输出为低电平，充电IC20开始对电池进行充电，第一条上升曲线低于低极限电压VLTH进行充电，一直充到高极限电压VHTH，再延迟TLBCP时间段140mS，待双电压检测IC单元10的状态输出端14的电压变为高电平，第二条斜线即电池放电特性曲线，在放电过程中，双电压检测IC单元10的状态输出端14的输出状态一直维持高电平不变，当锂离子的电压降低到低极限电压VLTH时，双电压检测IC单元10的状态输出端14输出状态才重新回到低电平，开始下一个充电循环。
工作原理详述如下：
当锂离子电池电压低于设定的可充电电压时，电子设备***电脑USB插头，此时由于检测的A点电压低于设定的电压，则状态出端14输出低电平，充电IC的片选端23为低电平有效，充电IC 20开始对锂电池充电。当电池电压充到设定可充电电压上限时，直至饱和电压，也就是锂离子电池的上限，由于对双电压检测器IC单元10设定一个高于锂离子电池的饱和电压的上限电压，此时双电压检测IC单元10的状态输出端仍维持低电平不变，充电IC单元20仍然对锂电池进行恒压、小电流浮充，当浮充完毕，充电IC单元20的充电完成状态指示脚22输出高电平，该高电平通过D1使B点拉为高电平，致使状态输出端14的输出状态翻转，变为高电平，使充电IC20的的片选端23为高电平，停止充电，在充电过程中，只有电池浮充完备，才会导至充电IC20的状态输出端C的电平翻转，故即使充电的中途突然断电，也不会影响充电IC20的片选状态，仍可接电继续充电。
在设备使用过程中，当电池的电压从4.2V逐渐下降，在没有降低到设定的可充电低压之前，双电压检测IC单元10的状态输出端仍维持高电平，即片选端23无效，即在A点的电压没有降低到可充电低压之前，冲充IC20不能对锂电池充电。
在设备使用过程中，当A点检测到锂电池的电压降低到设定的可充电电压值以下时，双电压检测IC单元10的状态输出端翻转输出低电平，允许充电。
以上四个状态构成了电压限制自动充电电路，即锂电池的电压没有降低到设定的可充电电压之下，不能对锂电池进行充电，只有锂电池的电压低于设定的可充电电压以下时才能进行充电，有效的提高了锂电池的使用效率。
再请参阅图1，当用户临时出行，需要对锂电池进行电量补充时，这时拨动图1所示的开关40，开关40设定为高电平有效，平时处于低电平的解锁位置，即中心刀位连接R4一端，锁定按键时，拨动按键，即中心刀位接R5一端，此时三极管30的栅极G接高电位，三极管30导通，三极管30为N沟道MOS管，双电压检测IC单元10的低极限电压输入点13被强行拉为低电位，此时状态输出端14为低电平，充电IC20即可对锂电池进行强行充电。在本实施方式中开关40连接的三极管30是N沟道MOS管，不会影响开关40本身的功能，即开关40复用，在锁住按键的同时，则强行进行充满电状态，没有锁按键时，则自动进行电池电压检测，如果电池电压低于设定的可充电电压值才能充电。
在本实施方式中，充电检测IC选用PT7M7433T，其内部结构图如图2所示。在此期间，只要低极限电压输入端13的电压没有低于设定极限值，状态输出端14一直维持输出高电平不变，只有当低极限电压输入端13的电压低于设定极限值，状态输出端14才会翻转输出低电平。PT7M7433T元件封装如图4所示，为SOT23-5封装。
通过对R1、R2、R3的阻值分配，在本发明的限制锂离子电池充电的保护电路设定的允许对锂离子电池充电的下限是锂离子电池降低至3.3V，因为大部分手持式消费性电子产品，如MP3播放器，当锂离子电池的电压降低至3.1V时，软件判断会自动关机，所以设定锂离子电池可以充电的下限为3.3V较为合适，也就是在放电过程中锂离子电池的电压在4.2～3.3V之间，则不能进行随插随充，只有当锂离子电池在其电压低于3.3V以下才可以充电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种限制锂离子电池充电的方法，其特征在于，在对锂离子电池充电时，首先提供对锂离子电池的放电电压的检测，并将检测的放电电压与设定的可充电低限电压比较，若电池的放电电压高于设定的可充电低限电压值，则禁止锂离子电池充电，反之，则允许对锂离子电池充电。
2.一种限制锂离子电池充电的保护电路，包括：双电压检测IC单元及充电IC单元，所述充电IC单元从外部设备接入电源，提供对锂离子电池进行充电，所述双电压检测IC单元通过检测锂离子电池的电压状态，输出控制充电IC单元片选的电平信号，控制充电IC单元对锂离子电池进行充电。
3.如权利要求2所述的限制锂离子电池充电的保护电路，其特征在于，双电压检测IC单元检测锂离子电池的电压状态包括对锂离子电池的放电电压及充电完成电压进行检测，并将检测的放电电压及充电完成电压与各自设定的比较电压进行比效，输出控制片选的电平信号。
4.如权利要求2所述的限制锂离子电池充电的保护电路，其特征在于，双电压检测IC单元包括一低限电压检测点及一高限电压检测点，所述高限电压检测点经二极管与充电IC单元的充电完成状态指示脚连接，所述双电压检测IC单元通过获取充电完成状态指示脚的电平信号输出控制片选的电平信号，反过来控制充电IC单元。
5.如权利要求2所述的限制锂离子电池充电的保护电路，其特征在于，所述充电保护电路还包括一强制充电的双郑开关，所述的双郑开关经三极管强制拉低低限电压检测点电压，提供锂离子电池充电。
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